Программное обеспечение и его разработка - Фокс Джозеф М.

Если бы мы были обладателями такой программы (а в настоящее время в мире достаточное число таких обладателей), мы бы просто загрузили эту программу в память машины, выполнили бы ее, получили бы результаты и были бы ими довольны.

Конечно, временами мы бы волновались из-за того, что в программе могут быть скрытые дефекты или ошибки, или из-за того, что окружение программы меняется, и нам необходимо либо разбираться в структуре программы, либо писать полностью новую программу. Но, если все эти ужасы минуют нас стороной, пока мы находимся «у руля», мы можем сказать, что абсолютно удовлетворены работой нашей программы. Она выполнила свое дело, а мы этим остались довольны.

В настоящее время большинство программ в мире являются программами типа «небоскреба»; в них есть ошибки и недоработки, они нуждаются в модификации, чтобы не отставать от постоянно меняющегося окружения. Следовательно, как и проектировщикам, людям, проводящим модернизацию, необходимы синьки со схемами и документы, помогающие разобраться в причинах ошибок и исправлять их.

В здании, построенном согласно утвердившейся практике, обязательно должны быть предусмотрены вполне определенные коммуникации. Мы можем на это рассчитывать, а это облегчит нашу задачу перестройки.

Так же обстоит дело и с программным обеспечением. Если программисты и проектировщики исходной версии программы следовали «отработанным правилам», наша задача весьма и весьма облегчается. Даже сильнее, чем в строительстве, поскольку мы имеем дело с неосязаемыми вещами.

Процесс разработки программного обеспечения

Существуют различные способы разделения процесса разработки программного обеспечения на этапы. При некоторых из них выделяют большее количество этапов, при других — меньшее. По-видимому, неизбежными являются шесть этапов.

Разработка программного обеспечения:

Определение требований

Проектирование

Написание команд программы

Компоновка

Тестирование

Документирование

Первый род деятельности, определение требований, представляет особую сложность для больших систем типа V, и вскоре мы его рассмотрим весьма подробно.

Проектирование, имеющееся в виду здесь, есть проектирование именно программ, а не той системы в целом, частью которой являются эти программы. Более глубокое изучение этого процесса мы проведем после того, как рассмотрим определение требований.

Третьим пунктом является написание команд, сведение проекта программного обеспечения или просто программы к последовательности машинных команд. Мы будем называть этот процесс программированием.

Рис. 5.2. Идеальный случай разработки программного обеспечения.

Компоновка представляет собой комбинирование, связывание отдельных частей программы, написанных разными людьми или группами, в одну большую систему программного обеспечения. Если в нашем распоряжении находятся 700 программистов, создающие отдельные программы, то задача «объединения» этих программ в одну систему может стать просто огромной, требующей много времени, дорогой и чреватой многими ошибками. Мы в дальнейшем увидим, что для компоновки систем из отдельных заранее написанных программ нужно создавать специальные инструментальные средства.

Тестирование, или, как его сейчас часто называют, верификация, — это весьма важный и сложный род деятельности.

Как мы уже знаем, документация особенно важна на этапе продолжающейся разработки.

Полный цикл

Давая поэтапный список процессов как это сделано на рис. 5.2, мы должны понимать, что реально он никогда не бывает таким простым и понятным.

Использование

Очевидно, что только простейшие задачи проходят все шаги без каких-либо итераций, т. е. постоянных возвратов на более ранние этапы процесса. При проектировании кто-то может обнаружить, что следование какому-нибудь требованию может привести к двукратному увеличению стоимости разработки подсистемы. Разработчик должен пересмотреть и переоценить требования. Этот процесс продолжается непрерывно. Группе проектировщиков передается новая информация, проект должен быть пересмотрен. (См. рис. 5.3.)

В конце 60-х гг. в Гейтсбурге в отделении фирмы IBM мы создали специальный курс лекций под названием КУПП — курс управления программным проектом. Этот курс был предназначен для того, чтобы молодые руководители работ лучше понимали, на что обращать особое внимание, как привести проект к оптимальному результату (см. рис. 5.4.). Материал мало менялся с годами, я здесь привожу две диаграммы распределения людских ресурсов, использовавшихся на протяжении 5 лет.

Рис. 5.3. Реальный ход разработки программного обеспечения. Рис. 5.4. Диаграмма распределения людских ресурсов по данным 1970 г.

Рис. 5.4 был в конце концов признан неправильным. Для больших проектов проектирование не кончается никогда. Диаграмма была изменена таким образом, чтобы отразить продолжающееся в течение всего этапа разработки проектирование (см. рис. 5.5).

Рис. 5.5. Диаграмма распределения людских ресурсов (по данным 1975 г)

Нам никогда бы не пришло в голову, что деятельность по определению требований, как и проектирование, могла бы продолжаться в течение всего хода работ по разработке. Как показано на рисунках, число занятых людей резко уменьшается после сдачи системы. Такого не случается только с системами типа V. Причина заключается в том, что «закон обязательной даты» — необходимость сдать работу в срок, приводит к временному откладыванию реализации многих обещанных и запланированных функций. Их приходится вводить в действие после «сдачи».

Как мы увидим, распределение времени по различным этапам зависит от множества факторов. Однако размер программной системы, зависящий только от того, какие функции она должна выполнять, является одним из основных определяющих факторов. Время, затрачиваемое на написание программ, сокращается по отношению ко времени и усилиям, затраченным на весь проект в целом, по мере увеличения проекта.

Эти ошибочные диаграммы укомплектования персоналом очень живучи. Диаграмма, изображенная на рис. 5.6, появилась в ведущем журнале отрасли в 1979 г.

Рис. 5.6. Распределение людских ресурсов для программ типов I и II. Рис. 5.7. Распределение людских ресурсов при разработке программного обеспечения.

Для маленьких программ в хорошо известных уже полностью автоматизированных областях эта диаграмма вполне пригодна. Но она совершенно не подходит большим программным системам и даже системам небольшого размера, относящимся к области управления процессами! Определение требований и проектирование продолжаются гораздо дольше.

Рис. 5.7, созданный Э. Ферентино, полнее соответствует реальной ситуации, или, лучше сказать, ситуации, которая должна возникать при разработке крупномасштабного программного обеспечения.

Еще раз взгляните на модель, использованную нами в отделении федеральных систем фирмы IBM в начале 70-х гг. (рис. 5.5). Процесс проектирования, как мы уже видели, отражен вполне удовлетворительно, но совершенно неправильно представлена роль тестирования. Показано, что тестирование начинается только вместе с кодированием.